本发明涉及工业自动化管理，具体涉及数控机床刀具的在线管理方法。
背景技术：
随着数控机床(加工中心)的发展和广泛的应用，数控机床的刀具管理问题日益引起人们的重视。一台加工中心或数控机床在其刀库中通常储存有数十把刀具，此外为了应对加工的不同需求以及刀具磨损和损坏的情况，还要在车间的中央刀具保管库中储存相当数量的备用刀具，如果一个企业有五台以上的加工中心，那么至少有数百把刀具需要管理。一般一个企业都有上千把刀具的管理工作，每年的刀具耗费高达数百万元。
刀具管理包括刀具信息的登记和查找，刀具的配置、装拆、使用等的记录，刀具的选用、使用情况的记录和刀具寿命的预测等等。传统的刀具管理方法主要靠人工登记，存在工作量大、实时性差、在线信息无法记录等问题，导致耗费在刀具管理上的时间太多，严重影响生产效率的提升。国外企业在刀具管理上采用计算机管理及条形码技术，对车间刀库和刀具的收发等信息进行管理，但是仍然没有对刀具安装在加工中心或数控机床的在线信息，特别是刀具的使用状况信息进行管理记录。刀具的在线信息体现了刀具的真实状态，如果没有刀具的在线信息，就无法实现真正的刀具管理。
技术实现要素：
针对现有数控机床刀具管理方法的上述不足，申请人经过研究改进，提供一种数控机床刀具的在线管理方法，能够减少刀具更换时间，充分利用刀具剩余寿命，节约人力资源，提高生产效率。
本发明的技术方案如下：
一种数控机床刀具的在线管理方法，包括以下步骤：
(1)组建数控机床刀具在线管理系统，将刀具管理服务器及车间刀库终端接入网络交换机，并将各数控机床通过串口联网设备接入网络交换机，设置数控机床上的rs232接口为开放状态，为每个数控机床设置唯一的ip地址，储存在串口联网设备中，并按数控机床的使用说明设置波特率和其它必要的参数；
(2)在刀具管理服务器上建立数据库，记录机床和刀具基础数据信息，以及刀具的状态、使用、配置信息；
(3)在车间刀库终端上开发相应的功能模块界面，用于向刀具管理服务器上的数据库输入信息并进行查询；
(4)在数控机床上根据所采用的数控系统的编程规则编制子程序，存入数控机床内部的固定程序存放区，根据刀具的装卸信息更改该子程序的内容，或将记录刀具的切削开始和结束时间的子程序嵌入到数控加工程序中，当以数控加工的方式分别运行上述子程序时，所有刀具的信息立刻传输到刀具管理服务器中；如果需要查询刀具的信息，则按照该数控机床传输程序的形式发送查询指令；
(5)刀具管理服务器不间断地对每台数控机床的连接状态进行扫描，当检测到某一数控机床的串口联网设备连通时，刀具管理服务器对该数控机床串口输出的程序数据进行读取；
(6)刀具管理服务器根据所读取的程序数据进行处理，对数据库进行改写或查询，并将查询到的信息送至相应的数控机床，包括：
a.刀具管理服务器接收到某刀具安装到某刀位的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，在“刀具状态”表中根据程序数据中的刀具“id”找到所述刀具，将该刀具的“当前位置”字段内容设为所述机床编号，将“刀位号”字段内容设为所述刀位，并记录下当前时间为安装时间，保存在“时间”字段中；
b.刀具管理服务器接收到某刀具被取下的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，在“刀具状态”表中根据程序数据中的刀具“id”找到所述刀具，将所述刀具的“当前位置”字段设为空，将“刀位号”字段设为空，并记录下当前时间为取刀时间，保存在“时间”字段中；
c.刀具管理服务器接收到数控机床端要求查询本机床上的刀具安装情况的程序指令，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到发出指令的机床编号，在“刀具状态”表中查询出“当前位置”为所述机床编号的全部刀具的“刀位号”，并将所述机床上的刀具安装情况信息编辑，保存在程序中，当所述数控机床执行其固有的输入指令时，将所述机床上的刀具安装情况信息以程序中注释的形式输送给所述数控机床；
d.刀具管理服务器接收到数控机床端要求查询某刀具的位置的程序指令，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到发出指令的机床编号，在“刀具状态”表中根据“id”查询出所述刀具在最晚的“时间”时的“当前位置”，并将所述刀具的位置信息编辑，保存在程序中，当所述数控机床执行其固有的输入指令时，将所述刀具的位置信息以程序中注释的形式输送给所述数控机床；
e.刀具管理服务器接收到数控机床端要求输入某刀具配置参数的程序指令，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到发出指令的机床编号，在“刀具配置”表中根据“id”查询出所述刀具的x、y、z三个方向的配置参数，并将所述刀具的配置参数信息编辑，保存在程序中，当所述数控机床执行其固有的输入指令时，将所述刀具的配置参数信息以程序中注释的形式输送给所述数控机床；
f.刀具管理服务器端接收到记录某刀具开始使用时间的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，则自动记录下此时的接收时间作为所述刀具的开始使用时间，在“刀具使用”表中增加一行记录，将所述刀具的id及该开始使用时间填入该行记录的“id”和“开始使用时间”字段，并将数据来源的机床编号填入该行“机床编号”字段；
g.刀具管理服务器端接收到记录某刀具结束使用时间的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，则自动记录下此时的接收时间作为所述刀具的结束使用时间，在“刀具使用”表中增加一行记录，将所述刀具id及该结束使用时间填入该行的“id”和“结束使用时间”字段，并将数据来源的机床编号填入该行“机床编号”字段；同时计算出所述刀具从开始使用时间到结束使用时间的时间区段，在“刀具基础数据”表中找到所述刀具，在所述刀具的“剩余寿命”字段的数据中减去所述刀具从开始使用时间到结束使用时间的时间段。
本发明的有益技术效果是：
本发明记录刀具在加工中心上安装、拆除、使用的信息，查询当前刀具在加工中心上的安装位置，所有的工作都以当前的加工中心为操作界面，建立刀具管理服务器，对全部加工中心、车间刀库终端进行联网。实现如下功能：
1、精确的记录刀具的安装位置。现有的计算机刀具管理系统只能记录刀具安装所在的机床，而本发明能够在现场记录刀具在刀库中确切安装的位置号，特别适合在现场临时调整刀具位置，准确及时、方便快速。
2、精确记录刀具的使用时间。本发明能够在线记录刀具开始走刀和结束走刀的时间，经过后台处理后，能够预测刀具的剩余寿命。
3、本发明能够在加工中心上查询到全部车间刀具的寿命、安装或保存位置，刀具的配置尺寸、刀具的功能等等信息，加快更换刀具的时间。
4、本发明能够在加工中心现场或车间刀具管理终端输入刀具的配置尺寸，能够分别由刀具管理员或机床操作工完成，机动灵活。
通过上述功能，本发明达到了减少刀具更换时间，充分利用刀具剩余寿命，节约人力资源，提高生产效率的效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行具体说明。
实施例
一种数控机床刀具的在线管理方法，包括以下步骤：
(1)组建数控机床刀具在线管理系统，将刀具管理服务器及车间刀库终端接入网络交换机，并将各数控机床通过串口联网设备接入网络交换机，设置数控机床上的rs232接口为开放状态，为每个数控机床设置唯一的ip地址，储存在串口联网设备中，并按数控机床的使用说明设置波特率和其它必要的参数；
(2)在刀具管理服务器上建立数据库，记录机床和刀具基础数据信息，以及刀具的状态、使用、配置信息；
(3)在车间刀库终端上开发相应的功能模块界面，用于向刀具管理服务器上的数据库输入信息并进行查询；
(4)在数控机床上根据所采用的数控系统的编程规则编制子程序，存入数控机床内部的固定程序存放区，根据刀具的装卸信息更改该子程序的内容，或将记录刀具的切削开始和结束时间的子程序嵌入到数控加工程序中，当以数控加工的方式分别运行上述子程序时，所有刀具的信息立刻传输到刀具管理服务器中；如果需要查询刀具的信息，则按照该数控机床传输程序的形式发送查询指令；
(5)刀具管理服务器不间断地对每台数控机床的连接状态进行扫描，当检测到某一数控机床的串口联网设备连通时，刀具管理服务器对该数控机床串口输出的程序数据进行读取；
(6)刀具管理服务器根据所读取的程序数据进行处理，对数据库进行改写或查询，并将查询到的信息送至相应的数控机床，包括：
a.刀具管理服务器接收到某刀具安装到某刀位的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，在“刀具状态”表中根据程序数据中的刀具“id”找到所述刀具，将该刀具的“当前位置”字段内容设为所述机床编号，将“刀位号”字段内容设为所述刀位，并记录下当前时间为安装时间，保存在“时间”字段中；
b.刀具管理服务器接收到某刀具被取下的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，在“刀具状态”表中根据程序数据中的刀具“id”找到所述刀具，将所述刀具的“当前位置”字段设为空，将“刀位号”字段设为空，并记录下当前时间为取刀时间，保存在“时间”字段中；
c.刀具管理服务器接收到数控机床端要求查询本机床上的刀具安装情况的程序指令，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到发出指令的机床编号，在“刀具状态”表中查询出“当前位置”为所述机床编号的全部刀具的“刀位号”，并将所述机床上的刀具安装情况信息编辑，保存在程序中，当所述数控机床执行其固有的输入指令时，将所述机床上的刀具安装情况信息以程序中注释的形式输送给所述数控机床；
d.刀具管理服务器接收到数控机床端要求查询某刀具的位置的程序指令，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到发出指令的机床编号，在“刀具状态”表中根据“id”查询出所述刀具在最晚的“时间”时的“当前位置”，并将所述刀具的位置信息编辑，保存在程序中，当所述数控机床执行其固有的输入指令时，将所述刀具的位置信息以程序中注释的形式输送给所述数控机床；
e.刀具管理服务器接收到数控机床端要求输入某刀具配置参数的程序指令，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到发出指令的机床编号，在“刀具配置”表中根据“id”查询出所述刀具的x、y、z三个方向的配置参数，并将所述刀具的配置参数信息编辑，保存在程序中，当所述数控机床执行其固有的输入指令时，将所述刀具的配置参数信息以程序中注释的形式输送给所述数控机床；
f.刀具管理服务器端接收到记录某刀具开始使用时间的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，则自动记录下此时的接收时间作为所述刀具的开始使用时间，在“刀具使用”表中增加一行记录，将所述刀具的id及该开始使用时间填入该行记录的“id”和“开始使用时间”字段，并将数据来源的机床编号填入该行“机床编号”字段；
g.刀具管理服务器端接收到记录某刀具结束使用时间的程序数据，并根据ip地址在“机床基础数据”表中检索到数据来源的机床编号，则自动记录下此时的接收时间作为所述刀具的结束使用时间，在“刀具使用”表中增加一行记录，将所述刀具id及该结束使用时间填入该行的“id”和“结束使用时间”字段，并将数据来源的机床编号填入该行“机床编号”字段；同时计算出所述刀具从开始使用时间到结束使用时间的时间区段，在“刀具基础数据”表中找到所述刀具，在所述刀具的“剩余寿命”字段的数据中减去所述刀具从开始使用时间到结束使用时间的时间段。
本发明记录刀具在加工中心上安装、拆除、使用的信息，查询当前刀具在加工中心上的安装位置，所有的工作都以当前的加工中心为操作界面，建立刀具管理服务器，对全部加工中心、车间刀库终端进行联网。实现如下功能：
1、精确的记录刀具的安装位置。现有的计算机刀具管理系统只能记录刀具安装所在的机床，而本发明能够在现场记录刀具在刀库中确切安装的位置号，特别适合在现场临时调整刀具位置，准确及时、方便快速。
2、精确记录刀具的使用时间。本发明能够在线记录刀具开始走刀和结束走刀的时间，经过后台处理后，能够预测刀具的剩余寿命。
3、本发明能够在加工中心上查询到全部车间刀具的寿命、安装或保存位置，刀具的配置尺寸、刀具的功能等等信息，加快更换刀具的时间。
4、本发明能够在加工中心现场或车间刀具管理终端输入刀具的配置尺寸，能够分别由刀具管理员或机床操作工完成，机动灵活。
通过上述功能，本发明达到了减少刀具更换时间，充分利用刀具剩余寿命，节约人力资源，提高生产效率的效果。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下，可以做出其他改进和变化。